>> 光大證券-AI行業(yè)跟蹤報(bào)告之五-邊緣算力SoC：AIoT智能終端的大腦，端側(cè)算法部署的核心-230323
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2023/3/23 |
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光大證券 |
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作者： |
劉凱 |
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此報(bào)告為加密報(bào)告 |
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一、邊緣算力應(yīng)用和端側(cè)AI算法部署需求巨大
AI將提升社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)率，特別是在有效降低勞動(dòng)成本、優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)、創(chuàng)造新市場(chǎng)和就業(yè)等方面為人類的生產(chǎn)和生活會(huì)帶來(lái)革命性的轉(zhuǎn)變?？梢哉J(rèn)為，AI是一個(gè)重要的生產(chǎn)力工具，AI通過(guò)與各行各業(yè)結(jié)合，賦能各行各業(yè)。在自動(dòng)駕駛、智能家居、安防監(jiān)控、機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、智慧課堂等新興行業(yè)中，人工智能的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用落地是行業(yè)智能化的推手。此外，AI交互、AI創(chuàng)作等應(yīng)用場(chǎng)景發(fā)展迅速，如自然語(yǔ)言處理工具ChatGPT的問世，有望進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)智能化程度不斷提升。
AI技術(shù)必須具備三個(gè)要素：算法、數(shù)據(jù)、算力。
?。?）數(shù)據(jù)：AI蓬勃發(fā)展主要是得益于大數(shù)據(jù)的累積以及AI專用算力的大幅增強(qiáng)。
?。?）算力：過(guò)去10年，AI領(lǐng)域主要的算力載體是以國(guó)外芯片廠商提供的GPU設(shè)備為主，廣泛應(yīng)用于與AI相關(guān)的云端產(chǎn)品。而端側(cè)嵌入式AI算力載體從CPU、GPU、DSP發(fā)展到ASIC架構(gòu)，推動(dòng)了基于深度學(xué)習(xí)的語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別、圖文識(shí)別、AIGC、目標(biāo)檢測(cè)、超分辨率、ADAS等技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
?。?）算法：模型算法架構(gòu)持續(xù)迭代，Transformer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸成為自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域的主流，如ChatGPT是其應(yīng)用之一，主要用于云端產(chǎn)品，各算法廠商開始嘗試應(yīng)用到端側(cè)產(chǎn)品，對(duì)端側(cè)算力性能提出了更高的要求，這將推動(dòng)AI算力的發(fā)展。從AI算法模型到端側(cè)AI部署應(yīng)用的落地，需要解決很多技術(shù)問題，如模型轉(zhuǎn)換、量化、推理框架、算子融合、算子適配（自定義算子開發(fā)）等等。這不僅需要性能優(yōu)越的算法模型以及可靠的高性能低消耗（低帶寬低內(nèi)存低功耗）硬件加速器，還需要通過(guò)AI編譯器把算法模型轉(zhuǎn)化成硬件設(shè)備能識(shí)別的表達(dá)式進(jìn)行算法部署，再應(yīng)用到具體的應(yīng)用場(chǎng)景，滿足用戶的體驗(yàn)需求。在算法部署過(guò)程，算法開發(fā)應(yīng)用算子級(jí)API和網(wǎng)絡(luò)級(jí)API、支持量化感知訓(xùn)練模型導(dǎo)入等加速算法開發(fā)效率和應(yīng)用落地效率。
二、SoC：智能終端設(shè)備的大腦，邊緣算力的核心
智能應(yīng)用處理器芯片均為系統(tǒng)級(jí)的超大規(guī)模數(shù)字集成電路，可以分為高性能應(yīng)用處理器、通用應(yīng)用處理器、人工智能視覺處理器、智能語(yǔ)音處理器、車載處理器、流媒體處理器等。上述處理器一般內(nèi)置中央處理器（CPU），根據(jù)使用場(chǎng)景的需要增加圖形處理器（GPU）、圖像信號(hào)處理器（ISP）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU）及多媒體視頻編解碼器等處理內(nèi)核。芯片內(nèi)部設(shè)置高速總線負(fù)責(zé)各個(gè)處理器和外部接口的數(shù)據(jù)傳輸。配備閃存接口、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器接口、顯示接口、網(wǎng)絡(luò)接口以及各種高速、低速外部設(shè)備接口。
SoC的關(guān)鍵技術(shù)主要包括總線架構(gòu)技術(shù)、IP核可復(fù)用技術(shù)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、SoC驗(yàn)證技術(shù)、可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)、低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、超深亞微米電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)，以及嵌入式軟件移植、開發(fā)研究，是一門跨學(xué)科的研究領(lǐng)域。SoC意味著在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)以前需要多個(gè)芯片才能實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能，克服了多芯片板級(jí)集成出現(xiàn)的設(shè)計(jì)復(fù)雜、可靠性差、性能低等問題，并且在減小尺寸、降低成本、降低功耗、易于開發(fā)等方面也有突出優(yōu)勢(shì)。SoC對(duì)研發(fā)設(shè)計(jì)、制造工藝以及軟硬件協(xié)同開發(fā)技術(shù)的要求較高，主要體現(xiàn)在芯片驗(yàn)證和測(cè)試難度的提高，以及IP復(fù)用、混合電路設(shè)計(jì)的困難加大。任何SoC的設(shè)計(jì)都是性能、功耗、穩(wěn)定性、工藝難度幾方面的平衡。完整的SoC系統(tǒng)解決方案，除了提供硬件參考設(shè)計(jì)外，還需要提供系統(tǒng)級(jí)的軟件參考設(shè)計(jì)，包括驅(qū)動(dòng)軟件、大型OS（Linux、Android、ChromeOS、國(guó)產(chǎn)OS等）的移植、針對(duì)性的算法、中間件和上層應(yīng)用軟件的適配等，并通過(guò)嚴(yán)格的可靠性、兼容性測(cè)試。
三、邊緣算力SoC行業(yè)投資建議
投資建議：AI新浪潮未來(lái)將提升海量IoT設(shè)備的邊緣算力需求。AIoT時(shí)代擁有海量IoT終端?！爸悄堋睂⑹俏锫?lián)網(wǎng)時(shí)代最核心的生產(chǎn)力，AI技術(shù)將滲透到云、邊、端和應(yīng)用的各個(gè)層面，與IoT設(shè)備進(jìn)行深度融合。在訓(xùn)練方面，AI模型的訓(xùn)練需要海量數(shù)據(jù)支持，SoC中的NPU提取視覺和語(yǔ)音的特征數(shù)據(jù)，為云端AI提供大數(shù)據(jù)支撐。在推理層面，各類帶有NPU的邊緣側(cè)芯片SoC將提供豐富的AI算力，經(jīng)過(guò)壓縮的輕量級(jí)AI模型可以在音箱、攝像頭等邊緣側(cè)部署。
邊緣算力SoC行業(yè)建議關(guān)注：全志科技、瑞芯微、晶晨股份、富瀚微、芯原股份、中科藍(lán)訊、炬芯科技、恒玄科技、翱捷科技、樂鑫科技等。
3.1、全志科技
公司目前的主營(yíng)業(yè)務(wù)為智能應(yīng)用處理器SoC、高性能模擬器件和無(wú)線互聯(lián)芯片的研發(fā)與設(shè)計(jì)。主要產(chǎn)品為智能應(yīng)用處理器SoC、高性能模擬器件和無(wú)線互聯(lián)芯片。公司產(chǎn)品滿足消費(fèi)、工業(yè)、車載領(lǐng)域的應(yīng)用需求，產(chǎn)品廣泛適用于智能硬件、智能家電、智能物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車電子、平板電腦、網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒以及電源模擬器件、無(wú)線通信模組等多個(gè)產(chǎn)品市場(chǎng)。根據(jù)公司年報(bào)，2022年公司實(shí)現(xiàn)收入15.1億元，同比減少26.7%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤(rùn)2.1億元，同比減少57.3%。
全志科技SoC產(chǎn)品應(yīng)用包括：（1）天貓精靈、小米、小度等品牌的智能音箱；（2）石頭、云鯨、小米、追覓、樂動(dòng)、美的、海爾、Shark等品牌的掃地機(jī)；（3）創(chuàng)想三維3D打
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